广工EDA实验报告 - 总第1篇

简介：
本实验报告为广工EDA课程系列实验的第一部分，详细记录了电子设计自动化基础理论与实践操作，包括逻辑门电路及组合逻辑电路的设计与验证。 【EDA工具及其应用】 电子设计自动化（EDA, Electronic Design Automation）技术主要用于集成电路、PCB以及系统级设计等领域。本实验报告通过使用EDA工具进行数字逻辑电路的设计、仿真与验证，帮助学生熟悉整个设计流程。 **1. 设计流程** 通常包括以下步骤： - **需求分析**: 明确目标功能。 - **逻辑设计**: 使用硬件描述语言（如Verilog HDL）编写代码以实现预期的逻辑行为。 - **逻辑综合**: 将高级抽象的逻辑设计转化为实际门电路，即从Verilog代码生成门级网表。 - **仿真**: 在布局布线前进行前仿真检查功能正确性，在后仿真中验证性能表现。 - **布局布线**: 根据芯片特性将各个门分配到物理位置并连接起来。 - **验证**: 通过测试平台完成功能和时序的全面检验，确保无误。 - **烧录与测试**: 将设计结果加载至FPGA或ASIC进行实际操作确认。 **2. 实验内容** 实验中涉及了74系列多个门电路芯片（如74HC00、74HC02等），使用Verilog HDL实现其功能，并借助EDA工具Libero完成整个流程，包括创建项目、编写代码、逻辑综合及仿真等环节。 **3. Libero软件** 这是Microsemi公司的EDA设计平台，适用于FPGA和ASIC开发。学生需要掌握如何利用该软件进行项目的建立与管理、Verilog代码的书写以及后续的设计验证工作。 **4. 设计与仿真** 对于每一款74系列芯片，实验要求完成如下步骤： - 编写符合门电路功能特性的Verilog程序。 - 进行前仿真实验以确认逻辑正确性。 - 完成综合过程生成网表文件。 - 后仿真考察性能表现及信号延迟情况。 - 布局布线后再次进行仿真，分析时延和竞争冒险问题。 实验结果显示不同门电路在布局布线路程中存在不同程度的延迟。同时所有设计均未发现竞争冒险现象，表明设计方案合理无误。 **5. 竞争冒险** 这是数字逻辑中的一个潜在风险点，在多路径到达输出且时间不一致时可能发生，导致信号不稳定。实验结果证明所有门电路在布局布线后仿真中没有出现此类问题。 **6. 实验总结** 通过本实验，学生不仅掌握了EDA工具的使用方法，还深入了解了数字逻辑的设计验证流程，并提升了Verilog HDL的应用能力。此外，对于74系列芯片的仿真实验加深了对实际硬件工作原理的理解和设计技巧。 **7. 综合实验与大考核** 除了基础门电路之外，还包括组合逻辑（如74HC148、74HC283等）与时序逻辑电路的设计验证。学生需要完成Smartdesign工具的综合任务，并接受老师现场评估以全面检验其在EDA应用和数字设计方面的整体能力。